RU2413968C2 - Diagram of electric control as to power, and cooling diagram - Google Patents
Diagram of electric control as to power, and cooling diagram Download PDFInfo
- Publication number
- RU2413968C2 RU2413968C2 RU2009104037/07A RU2009104037A RU2413968C2 RU 2413968 C2 RU2413968 C2 RU 2413968C2 RU 2009104037/07 A RU2009104037/07 A RU 2009104037/07A RU 2009104037 A RU2009104037 A RU 2009104037A RU 2413968 C2 RU2413968 C2 RU 2413968C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- power control
- heat sink
- devices
- power
- circuit
- Prior art date
Links
- 238000010586 diagram Methods 0.000 title abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 24
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 abstract description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 4
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
- H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
- H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
- H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
- H02M7/487—Neutral point clamped inverters
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к электронным схемам электрического регулирования мощности, и в частности, к схемам теплоотвода от расположенных в устройствах регулирования мощности силовых полупроводниковых элементов таких, как, например, тиристоры, биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT) и силовые полевые транзисторы (Power-FET).The present invention relates to electronic circuits for electrical power control, and in particular to heat dissipation circuits from power semiconductor elements located in power control devices, such as, for example, thyristors, IGBTs and field effect transistors (Power-FETs) )
Интерфейсы между подобными силовыми полупроводниковыми элементами и остальной схемой или средой включают электрические интерфейсы для электрического подключения силовых полупроводниковых элементов и тепловые интерфейсы, спроектированные, в частности, для эффективного отвода тепла, генерируемого во время эксплуатации силовых полупроводниковых элементов.The interfaces between such power semiconductor elements and the rest of the circuit or medium include electrical interfaces for electrically connecting the power semiconductor elements and thermal interfaces designed, in particular, for efficiently removing heat generated during operation of the power semiconductor elements.
В особенности, настоящее изобретение относится к схеме электрического регулирования мощности с помощью силовых полупроводниковых элементов, состоящей из, по меньшей мере, одного устройства регулирования мощности и, по меньшей мере, одного устройства теплоотвода, имеющего один тепловой контакт с, по меньшей мере, одним устройством регулирования мощности.In particular, the present invention relates to a circuit for electrical power control using power semiconductor elements, consisting of at least one power control device and at least one heat sink device having one thermal contact with at least one device power regulation.
Устройства для отвода тепла, генерируемого в устройствах регулирования мощности, проектируются, в частности, с учетом предотвращения образования слишком большой разности напряжений между электронными компонентами и устройствами теплоотвода, которые способны проводить тепло и электричество.Devices for removing heat generated in power control devices are designed, in particular, in order to prevent the formation of too large voltage differences between electronic components and heat sink devices that are capable of conducting heat and electricity.
Схемы для электрического регулирования мощности имеют разности напряжения между отдельными схемными компонентами такими, например, как силовые полупроводниковые элементы, между ними и между элементами и соответствующими устройствами теплоотвода такими, как, например, охлаждающие элементы, которые могут достигать больших значений вплоть до напряжений пробоя.Circuits for electrical power control have voltage differences between individual circuit components such as, for example, power semiconductor elements, between them and between elements and corresponding heat sink devices, such as, for example, cooling elements, which can reach large values up to breakdown voltages.
В схемах согласно уровню техники силовые полупроводниковые элементы расположены на устройствах теплоотвода, соединенных с «землей», и таким образом заземлены или присоединены к потенциалу «земли». Подобные традиционные устройства регулирования мощности для регулирования трехфазного переменного тока и переменного напряжения расположены вместе с модулями регулирования мощности на едином устройстве теплоотвода, присоединенном к напряжению 0 вольт или, например, «земле» M, как показано на фиг.1. Для регулирования мощности трехфазного переменного тока или переменного напряжения схема на фиг.1 разделена на три части. Схема на фиг.1 включает три блока E1, E2 и E3 коммутации. Отдельные блоки E1, E2 и E3 коммутации в свою очередь собраны соответственно из последовательно подключенных силовых полупроводниковых элементов T1a, E2a и T3a, T4a.In the circuits according to the prior art, power semiconductor elements are located on heat sink devices connected to the ground, and thus are grounded or connected to the ground potential. Similar conventional power control devices for controlling a three-phase alternating current and alternating voltage are located together with power control modules on a single heat sink device connected to a voltage of 0 volts or, for example, “ground” M, as shown in FIG. To regulate the power of a three-phase alternating current or alternating voltage, the circuit in figure 1 is divided into three parts. The circuit in FIG. 1 includes three switching units E1, E2, and E3. The individual switching units E1, E2 and E3, in turn, are assembled respectively from series-connected power semiconductor elements T1a, E2a and T3a, T4a.
Конденсатор C1 разряжается через последовательное подключение двух сопротивлений R1 и R2, Подобным образом выполнены оба других устройства E2 и E3 регулирования мощности на фиг.1. Все силовые полупроводниковые элементы T1a, T2a, … T3c, T4c для охлаждения расположены на устройстве W0 теплоотвода.The capacitor C1 is discharged through a series connection of two resistances R1 and R2. Both other power control devices E2 and E3 in FIG. 1 are similarly made. All power semiconductor elements T1a, T2a, ... T3c, T4c for cooling are located on the heat sink device W0.
Данное устройство W0 теплоотвода обладает хорошей теплопроводностью и высокой электрической проводимостью. При эксплуатации схемы необходимо следить за тем, чтобы разность напряжений между точками соединения силовых полупроводниковых элементов с одной стороны и устройством W0 теплоотвода с другой стороны не превышала определенного заданного максимального значения разности потенциалов, т.е. напряжение пробоя.This heat sink device W0 has good thermal conductivity and high electrical conductivity. When operating the circuit, it is necessary to ensure that the voltage difference between the connection points of the power semiconductor elements on the one hand and the heat sink device W0 on the other hand does not exceed a certain specified maximum value of the potential difference, i.e. breakdown voltage.
Для решения этой проблемы было предложено предусмотреть отдельные устройства W1, W2, W3, W4, W5 и W6 теплоотвода для каждой пары силовых полупроводниковых элементов, как показано на фиг.2. Хотя подобная схема устраняет большие разности потенциалов между всеми силовыми полупроводниковыми элементами и одним устройством W0 теплоотвода, как показано на фиг.1, однако невыгодно увеличивается количество необходимых схемных компонентов.To solve this problem, it was proposed to provide separate heat sink devices W1, W2, W3, W4, W5 and W6 for each pair of power semiconductor elements, as shown in FIG. 2. Although such a circuit eliminates large potential differences between all power semiconductor elements and one heat sink device W0, as shown in FIG. 1, however, the number of necessary circuit components is disadvantageously increased.
Такая схема может использоваться только для однокомпонентных или двухкомпонентных схем, что является невыгодным. При этом потенциал соответствующих устройств W1-W6 теплоотвода замыкается на центральный потенциал между двумя силовыми полупроводниковыми элементами, что ограничивает нагрузку по напряжению примерно на % напряжения промежуточного контура («link voltage» - напряжение хорды).Such a scheme can be used only for single-component or two-component schemes, which is disadvantageous. In this case, the potential of the respective heat sink devices W1-W6 is locked to the central potential between the two power semiconductor elements, which limits the voltage load by approximately% of the intermediate circuit voltage (“link voltage” - chord voltage).
Кроме того, существенный недостаток изображенной на фиг.2 схемы состоит в том, что такое большое количество устройств теплоотвода, в данном случае 18 устройств теплоотвода для трехфазной системы (на фиг.2 изображены компоненты схемы только для одной фазы), создает высокую чувствительность к помехам и дорого в изготовлении.In addition, a significant drawback of the circuit shown in figure 2 is that such a large number of heat sink devices, in this case 18 heat sink devices for a three-phase system (figure 2 shows the circuit components for only one phase), creates a high sensitivity to interference and expensive to manufacture.
Кроме того, нецелесообразно оснащать такими устройствами теплоотвода модули в виде H-мостов, так как они не имеют общей центральной точки потенциала. Таким образом, предлагаемое решение, изображенное на фиг.2, способно уменьшать нагрузку по напряжению упаковок одиночных выключателей или упаковок двойных выключателей, однако не пригодно для новых схем, таких как модули в виде H-мостов.In addition, it is impractical to equip modules in the form of H-bridges with such heat sink devices, since they do not have a common central point of potential. Thus, the proposed solution, shown in figure 2, is able to reduce the voltage load of the packages of single switches or packages of double switches, however, it is not suitable for new circuits, such as modules in the form of H-bridges.
В ЕР 0933867 А1 представлена типовая электронная схема для электрического регулирования мощности, при этом на фиг.2b из ЕР 0933867 А1 устройство (14) теплоотвода электрически связано с устройством (10) регулирования мощности и электрическая изоляция (13) предложена только между устройством (14) теплоотвода и ребрами (0) теплоотвода, но не между устройством (14) теплоотвода и устройством (10) регулирования мощности.In EP 0 933 867 A1, a typical electronic circuit for electrical power control is shown, wherein in FIG. 2b from EP 0 933 867 A1, the heat sink device (14) is electrically connected to the power control device (10) and electrical isolation (13) is only proposed between the device (14) the heat sink and the fins (0) of the heat sink, but not between the heat sink device (14) and the power control device (10).
Другая типовая электронная схема для электрического регулирования мощности приведена в ЕР 0802619 А1.Another typical electronic circuit for electrical power control is given in EP 0802619 A1.
Тепловые интерфейсы между силовыми полупроводниковыми элементами и остальной частью схемы или средой служат для отвода тепла. Кроме того, предусмотрены электрические интерфейсы для электрического подключения силовых полупроводниковых элементов. Вследствие этого между электронными компонентами и устройствами теплоотвода могут возникать разности потенциалов.Thermal interfaces between power semiconductor elements and the rest of the circuit or medium are used to remove heat. In addition, electrical interfaces are provided for the electrical connection of power semiconductor elements. As a result, potential differences can occur between electronic components and heat sink devices.
Задача настоящего изобретения состоит в создании эффективного устройства теплоотвода для модулей регулирования мощности или устройств регулирования мощности для электрического регулирования мощности, имеющего малое количество отдельных компонентов при большой устойчивости к электрическому пробою.An object of the present invention is to provide an efficient heat sink device for power control modules or power control devices for electrical power control, having a small number of individual components with high resistance to electrical breakdown.
Эта задача решается согласно изобретению с помощью схемы электрического регулирования мощности с признаками согласно пункту 1 формулы изобретения. Другие варианты изобретения вытекают из зависимых пунктов формулы изобретения.This problem is solved according to the invention using an electric power control circuit with features according to
Основная идея настоящего изобретения состоит в том, что предусмотрено минимальное количество устройств теплоотвода, причем отдельное устройство теплоотвода присоединено к заданному постоянному электрическому потенциалу. Предпочтительно заданный постоянный потенциал является промежуточным потенциалом между двумя устройствами регулирования мощности, расположенными на одном модуле регулирования мощности.The basic idea of the present invention is that a minimum number of heat sink devices are provided, with a separate heat sink device connected to a predetermined constant electric potential. Preferably, the predetermined constant potential is an intermediate potential between two power control devices located on one power control module.
Основная идея изобретения заключается в том, что предусмотрено только три устройства теплоотвода для каждой фазы, симметрично подсоединенные к соответствующему центровому потенциалу между отдельными устройствами регулирования мощности одного модуля. Таким образом, достигается оптимальное уменьшение нагрузки по напряжению между силовыми полупроводниковыми элементами и соответствующими устройствами теплоотвода с одной стороны, при этом количество применяемых компонентов сокращается по сравнению с существующим уровнем техники.The main idea of the invention is that there are only three heat sink devices for each phase, symmetrically connected to the corresponding center potential between the individual power control devices of one module. Thus, an optimal reduction of the voltage load between the power semiconductor elements and the corresponding heat sink devices is achieved on the one hand, while the number of components used is reduced in comparison with the existing prior art.
Кроме того, подобная схема позволяет рассчитывать схемы для электрического регулирования мощности в виде двойных Н-мостов. Здесь для задающих генераторов, рассчитанных на 4,16 кВ, применяют стандартные 3,3 кВ компоненты.In addition, such a circuit allows you to calculate the circuit for electrical power control in the form of double H-bridges. Here, for master oscillators rated at 4.16 kV, standard 3.3 kV components are used.
Схема в соответствии с изобретением для электрического регулирования мощности имеет, по меньшей мере, одно устройство регулирования мощности и, по меньшей мере, одно устройство теплоотвода, имеющее тепловой контакт с, по меньшей мере, одним устройством регулирования мощности, причем устройство теплоотвода соединено с заданным постоянным электрическим потенциалом. Предпочтительно, по меньшей мере, одно устройство теплоотвода расположено электрически изолированно от, по меньшей мере, одного устройства регулирования мощности. При этом можно достигнуть преимущества в дальнейшем уменьшении нагрузки по напряжению между силовыми полупроводниковыми элементами и соответствующими устройствами теплоотвода.A circuit in accordance with the invention for electrical power control has at least one power control device and at least one heat sink device having thermal contact with at least one power control device, the heat sink device being connected to a predetermined constant electrical potential. Preferably, the at least one heat sink device is electrically isolated from the at least one power control device. In this case, it is possible to achieve advantages in further reducing the voltage load between the power semiconductor elements and the corresponding heat sink devices.
В соответствии с предпочтительным улучшенным вариантом настоящего изобретения устройства регулирования мощности реализованы посредством последовательного включения, по меньшей мере, двух силовых полупроводниковых элементов. При этом пара устройств регулирования мощности образует модуль регулирования мощности. Для регулирования одной фазы целесообразно применить три модуля регулирования мощности.In accordance with a preferred improved embodiment of the present invention, power control devices are implemented by sequentially connecting at least two power semiconductor elements. In this case, a pair of power control devices forms a power control module. To control one phase, it is advisable to use three power control modules.
Устройства регулирования мощности одного модуля в преимущественном варианте электрически соединены друг с другом посредством последовательного включения разрядных сопротивлений.The power control devices of one module, in the preferred embodiment, are electrically connected to each other by sequentially connecting discharge resistors.
В соответствии с еще одним предпочтительным улучшенным вариантом настоящего изобретения заданный постоянный электрический потенциал, на который скоммутировано, по меньшей мере, одно устройство теплоотвода, реализуется с помощью разрядных сопротивлений. При этом разрядные сопротивления представляют собой делители напряжения.According to yet another preferred improved embodiment of the present invention, a predetermined constant electric potential to which at least one heat sink device is connected is realized by means of discharge resistances. In this case, the discharge resistances are voltage dividers.
В соответствии с еще одним предпочтительным улучшенным вариантом настоящего изобретения заданный постоянный электрический потенциал, на который скоммутировано, по меньшей мере, одно устройство теплоотвода, составляет 1/4 напряжения промежуточного контура схем для электрического регулирования по отношению к потенциалу корпуса.In accordance with another preferred improved embodiment of the present invention, the predetermined constant electric potential to which at least one heat sink device is connected is 1/4 of the voltage of the intermediate circuit of the circuits for electrical regulation with respect to the potential of the housing.
В соответствии с еще одним предпочтительным улучшенным вариантом настоящего изобретения устройства регулирования мощности включают первое и второе сопряженные друг с другом устройства регулирования мощности таким образом, что образуют модуль регулирования мощности, причем разрядные сопротивления первого и второго устройств регулирования мощности коммутирует заданный постоянный электрический потенциал на центровой потенциал между точками соединения первого и второго устройств регулирования мощности.According to yet another preferred improved embodiment of the present invention, the power control devices include first and second interconnected power control devices so as to form a power control module, wherein the discharge resistances of the first and second power control devices switch a predetermined constant electric potential to the center potential between the connection points of the first and second power control devices.
Предпочтительно, когда разные устройства теплоотвода разных силовых модулей замкнуты на разных, задаваемых постоянных электрических потенциалах независимо друг от друга.Preferably, when different heat sink devices of different power modules are closed at different, given constant electric potentials independently of each other.
В соответствии с еще одним предпочтительным улучшенным вариантом настоящего изобретения, по меньшей мере, одно устройство теплоотвода дополнительно электрически присоединено к соединительному устройству, которое электрически связывает, по меньшей мере, два силовых полупроводниковых элемента устройства регулирования мощности.According to another preferred improved embodiment of the present invention, at least one heat sink device is further electrically connected to a connection device that electrically couples at least two power semiconductor elements of the power control device.
С помощью подобной схемы решается задача изобретения, а именно обеспечить при электрическом регулировании мощности эффективный отвод тепла, причем требуется малое количество компонентов и одновременно достигается высокая устойчивость к электрическому пробою.With the help of such a scheme, the problem of the invention is solved, namely, to ensure efficient heat dissipation during electrical control of power, moreover, a small number of components is required and at the same time a high resistance to electrical breakdown is achieved.
На чертежах представлен и далее подробно раскрыт пример варианта исполнения.The drawings show and further detail an example of an embodiment.
На чертежах изображены:The drawings show:
На фиг.1 - традиционная схема электрического регулирования мощности с единственным устройством теплоотвода;Figure 1 is a traditional diagram of electrical power control with a single heat sink device;
На фиг.2 - традиционная схема электрического регулирования мощности с несколькими плавающими устройствами теплоотвода; иFigure 2 is a traditional diagram of electrical power control with multiple floating heat sink devices; and
На фиг.3 - устройство регулирования мощности с электрически подключенными устройствами теплоотвода в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения.Figure 3 - power control device with electrically connected heat sink devices in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
Одинаковые ссылки на чертежах описывают одни и те же или сходные по функциям компоненты или этапы.The same references in the drawings describe the same or similar in function components or steps.
Далее описывается пример варианта исполнения настоящего изобретения согласно фиг.3.The following describes an example embodiment of the present invention according to figure 3.
На фиг.3 наглядно показана схема для электрического регулирования мощности для одной фазы. Для электрических трехфазных сетей требуется схема, которая включает три фазных цепи, как показано на фиг.3. Для наглядной демонстрации схемы охлаждения в соответствии с изобретением для схемы для электрического регулирования мощности достаточно рассмотреть одну фазу согласно фиг.3.Figure 3 clearly shows a diagram for electrical power control for one phase. For electrical three-phase networks, a circuit is required that includes three phase circuits, as shown in FIG. 3. To clearly demonstrate the cooling circuit in accordance with the invention for a circuit for electrical power control, it is sufficient to consider one phase according to FIG.
Принцип, лежащий в основе изобретения, базируется на том, что не предусматривается ни единое устройство теплоотвода, присоединенное к потенциалу корпуса, как показано на фиг.1 со ссылкой на первую традиционную схему, ни большое количество отдельных устройств теплоотвода (по две штуки на модуль регулирования мощности), которые должны располагаться на свободно плавающем потенциале, как показано выше на фиг.2 другой традиционной схемы для электрического регулирования мощности.The principle underlying the invention is based on the fact that not a single heat sink device is connected to the potential of the housing, as shown in Fig. 1 with reference to the first traditional circuit, nor a large number of individual heat sink devices (two pieces per regulation module power), which should be located on a floating potential, as shown above in figure 2 of another traditional circuit for electrical power control.
Как показано на фиг.3, одна фаза схемы для электрического регулирования мощности в соответствии с изобретением имеет три устройства 101a, 101b и 101с теплоотвода. Указанные три устройства 101a, 101b, 101c теплоотвода не подключены к потенциалу 102 корпуса и не являются свободно плавающими. Кроме того, в соответствии со схемой согласно фиг.3 основная идея изобретения заключается в том, что устройства 101a-101c теплоотвода замыкаются на заданный постоянный потенциал, т.е. на электрические потенциалы 103a, 103b и 103c устройств 101a, 101b и 101c соответственно по отношению к потенциалу сравнения, т.е. потенциалу 102 корпуса.As shown in FIG. 3, one phase of a circuit for electrically controlling power in accordance with the invention has three heat sink devices 101a, 101b and 101c. These three heat sink devices 101a, 101b, 101c are not connected to the housing potential 102 and are not freely floating. In addition, in accordance with the circuit of FIG. 3, the main idea of the invention is that the heat sink devices 101a-101c are closed to a predetermined constant potential, i.e. to the electric potentials 103a, 103b and 103c of the devices 101a, 101b and 101c, respectively, with respect to the comparison potential, i.e. building capacity 102.
Схема регулирования мощности состоит из трех отдельных идентифицируемых блоков, т.е. модулей 200а, 200b и 200с регулирования мощности. Каждый из модулей 200 регулирования мощности имеет первое и второе устройства 201, 202 регулирования мощности, охлаждаемые посредством соответствующих устройств 101a-101c теплоотвода.The power control circuit consists of three separate identifiable blocks, i.e. power control modules 200a, 200b, and 200c. Each of the power control modules 200 has first and second power control devices 201, 202 cooled by respective heat sink devices 101a-101c.
Таким образом, первое и второе устройства 201a, 202a регулирования мощности расположены на первом устройстве 101a теплоотвода и соединены с ним с возможностью проводить тепло, первое и второе устройства 20lb, 202b регулирования мощности расположены на втором устройстве 101b теплоотвода и соединены с ним с возможностью проводить тепло, в то время как первое и второе устройства 201c или 202c регулирования соединены с третьим устройством 101с теплоотвода с возможностью проводить тепло. Кроме того, соответствующие устройства 101a, 101b, 101c теплоотвода электрически изолированы от соответствующих устройств 201a, 202a, 20lb, 202b, 201c, 202c регулирования мощности, вследствие чего достигается то преимущество, что можно добиться дальнейшего уменьшения нагрузки по напряжению между силовыми полупроводниковыми элементами T1a, T2a, T3a, T4a, T1b, T2b, T3b, T4b, T1c, T2c, T3c, T4c соответствующих устройств 201a, 202a, 20lb, 202b, 201c, 202c регулирования мощности и соответствующими устройствами 101a, 101b, 101c теплоотвода.Thus, the first and second power control devices 201a, 202a are located on the first heat sink device 101a and are connected with it with the ability to conduct heat, the first and second power control devices 20lb, 202b are located on the second heat sink device and are connected with it with the ability to conduct heat while the first and second control devices 201c or 202c are connected to the third heat sink device 101c with the ability to conduct heat. In addition, the respective heat sink devices 101a, 101b, 101c are electrically isolated from the respective power control devices 201a, 202a, 20lb, 202b, 201c, 202c, thereby achieving the advantage that a further reduction in voltage load between the power semiconductor elements T1a, can be achieved. T2a, T3a, T4a, T1b, T2b, T3b, T4b, T1c, T2c, T3c, T4c of the respective power control devices 201a, 202a, 20lb, 202b, 201c, 202c and corresponding heat sink devices 101a, 101b, 101c.
Первое и второе устройства 201 и 202 регулирования мощности собраны из последовательного включения силовых полупроводниковых элементов (например, биполярных транзисторов с изолированным затвором), причем первые подключения устройств регулирования мощности электрически соединены общей точкой, в то время как первый и второй узлы 104a и 105a подключения связаны посредством последовательного включения двух сопротивлений R1, R2.The first and second power control devices 201 and 202 are assembled from the series connection of power semiconductor elements (for example, insulated gate bipolar transistors), the first connections of the power control devices being electrically connected by a common point, while the first and second connection nodes 104a and 105a are connected by connecting two resistors R1, R2 in series.
Следует отметить, что ссылки на три отдельных идентифицируемых модуля 200a, 200b, 200c регулирования мощности снабжены прописными буквами a, b, c для указания принадлежности к соответствующему модулю регулирования мощности.It should be noted that references to three separate identifiable power control modules 200a, 200b, 200c are provided with capital letters a, b, c to indicate belonging to the corresponding power control module.
В соответствии с изобретением разрядные сопротивления R1, R2, служащие для разрядки соответствующих конденсаторов (устройств конденсаторов) C1, C2, образуют делитель напряжения, причем средний отвод на точке сопряжения двух сопротивлений R1 и R2 или R3 и R4 или R5 и R6 соответственно образует центровой потенциал, к которому присоединяются соответствующие устройства 101a, 101b и 101c теплоотвода.In accordance with the invention, the discharge resistances R1, R2, which serve to discharge the respective capacitors (capacitor devices) C1, C2, form a voltage divider, and the average tap at the interface of two resistors R1 and R2 or R3 and R4 or R5 and R6 respectively forms a center potential to which the respective heat sink devices 101a, 101b and 101c are connected.
В дальнейшем предполагается, что потенциал 102 корпуса составляет 0 В. В этом случае создается напряжение промежуточного контура +Е/2, которое поступает на первый узел 104a подключения первого устройства 201a регулирования мощности первого модуля 200a регулирования мощности, в то время как отрицательное напряжение промежуточного контура (-Е/2) поступает на второй узел 105b подключения второго устройства 202b регулирования мощности второго модуля 200b регулирования мощности.It is further assumed that the housing potential 102 is 0 V. In this case, an intermediate circuit voltage + E / 2 is generated, which is supplied to the first connection unit 104 a of the first power control device 201 a of the first power control module 200 a, while the negative voltage of the intermediate circuit (-E / 2) is supplied to the second connection unit 105b of the second power control device 202b of the second power control module 200b.
Второе соединительное устройство 107c, электрически связывающее, по меньшей мере, два силовых полупроводниковых элемента T3c, T4c устройства 202 с регулирования мощности, обозначается в качестве точки центрового потенциала и электрически связано с устройством 101c теплоотвода.The second connecting device 107c, electrically connecting at least two power semiconductor elements T3c, T4c of the power control device 202, is indicated as a center potential point and is electrically connected to the heat sink device 101c.
За счет соответствующих делителей напряжения, образованных в предпочтительном примере варианта исполнения настоящего изобретения с помощью равных сопротивлений, т.е. R1=R2 и R3=R4, получается, что соответствующие устройства 101a, 101b теплоотвода замкнуты на электрический потенциал 103a или 103b, равный 1/4 напряжения промежуточного контура (E/4) относительно потенциала 102 корпуса (0 В).Due to the respective voltage dividers formed in a preferred example of an embodiment of the present invention with equal resistances, i.e. R1 = R2 and R3 = R4, it turns out that the corresponding heat sink devices 101a, 101b are closed to an electric potential 103a or 103b equal to 1/4 of the intermediate circuit voltage (E / 4) relative to the housing potential 102 (0 V).
Кроме того, предусмотрены устройства X1, X2 и X3 регистрации опорного потенциала, с которых можно собрать соответствующие опорные потенциалы силового модуля 200a относительно электрического потенциала 103a устройства 101 теплоотвода.In addition, reference potential recording devices X1, X2 and X3 are provided with which it is possible to collect corresponding reference potentials of the power module 200a with respect to the electric potential 103a of the heat sink device 101.
За счет этого решается задача изобретения, а именно обеспечение высокой устойчивости к электрическому пробою при одновременном уменьшении количества необходимых компонентов (в частности, устройств 101a-101c теплоотвода).Due to this, the problem of the invention is solved, namely, ensuring high resistance to electrical breakdown while reducing the number of necessary components (in particular, heat removal devices 101a-101c).
Изображенная на фиг.3 схема компоновки устройств регулирования мощности и устройств теплоотвода может давать особые преимущества при применении в схемах со следующими конфигурационными топологиями:The layout diagram of power control devices and heat sink devices shown in FIG. 3 can give particular advantages when used in circuits with the following configuration topologies:
- трехуровневая с коммутацией с фиксированной нейтралью (3LNPC);- three-level with switching with a fixed neutral (3LNPC);
- трехуровневая с коммутацией с активной нейтралью (ANPC);- three-level with active neutral switching (ANPC);
- 5-ти уровневая топология ABB (ABB5L).- 5-level topology ABB (ABB5L).
В частности, описанная с помощью фиг.3 схема подключения и схема охлаждения согласно вышеописанному примеру варианта исполнения пригодна для эксплуатации при среднем напряжении.In particular, the connection diagram described in FIG. 3 and the cooling circuit according to the above-described exemplary embodiment are suitable for use at medium voltage.
Хотя настоящее изобретение было описано выше с помощью предпочтительного примера исполнения, оно не ограничивается этим примером, а может быть модифицировано разными способами.Although the present invention has been described above with a preferred embodiment, it is not limited to this example, but can be modified in various ways.
Также названные возможности применения не ограничивают использование настоящего изобретения.Also named applications do not limit the use of the present invention.
Одинаковые ссылки на чертежах описывают одни и те же или сходные по функциям компоненты или этапы.The same references in the drawings describe the same or similar in function components or steps.
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP06405290 | 2006-07-07 | ||
| EP06405290.5 | 2006-07-07 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009104037A RU2009104037A (en) | 2010-08-20 |
| RU2413968C2 true RU2413968C2 (en) | 2011-03-10 |
Family
ID=37813784
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009104037/07A RU2413968C2 (en) | 2006-07-07 | 2007-05-31 | Diagram of electric control as to power, and cooling diagram |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7911755B2 (en) |
| EP (1) | EP2038992A1 (en) |
| JP (1) | JP2009543535A (en) |
| KR (1) | KR20090028733A (en) |
| CN (1) | CN101490942A (en) |
| CA (1) | CA2655224A1 (en) |
| RU (1) | RU2413968C2 (en) |
| WO (1) | WO2008003555A1 (en) |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69316692T2 (en) * | 1992-10-02 | 1998-08-27 | Hitachi Ltd | Inverters for electrical equipment |
| JP3153408B2 (en) * | 1994-03-10 | 2001-04-09 | 株式会社日立製作所 | Series multiplex power converter |
| FR2747857B1 (en) * | 1996-04-18 | 1998-05-22 | Gec Alsthom Transport Sa | DEVICE FOR STACKING THYRISTORS AND FREEWHEEL DIODES |
| EP0933867A1 (en) * | 1998-01-28 | 1999-08-04 | Gec Alsthom Acec Transport S.A. | Power converter module |
| DE19821834A1 (en) * | 1998-05-15 | 1999-11-25 | Fahrzeugklimaregelung Gmbh | Power MOS transistor (PMT) with integral overheat protection |
| DE19904279B4 (en) * | 1999-02-03 | 2005-09-01 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Semiconductor device |
| JP3685974B2 (en) * | 2000-03-17 | 2005-08-24 | 株式会社日立製作所 | Power converter |
| JP2002171768A (en) * | 2000-11-29 | 2002-06-14 | Toshiba Corp | Power converter |
| US6588217B2 (en) * | 2000-12-11 | 2003-07-08 | International Business Machines Corporation | Thermoelectric spot coolers for RF and microwave communication integrated circuits |
| JP2003174782A (en) * | 2001-12-06 | 2003-06-20 | Mitsubishi Electric Corp | Power converter |
| US7149064B2 (en) * | 2003-08-29 | 2006-12-12 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Multiphase reduced voltage starter with bypass relays, interphase electrical isolation and shared thermal mass |
| JP2005278384A (en) * | 2004-02-24 | 2005-10-06 | Fuji Electric Systems Co Ltd | Semiconductor power converter |
| JP4599959B2 (en) * | 2004-09-17 | 2010-12-15 | 富士電機ホールディングス株式会社 | Multi-level converter and control method thereof |
| TWM279164U (en) * | 2005-05-31 | 2005-10-21 | Atio System Inc | Electronic device with heat-dissipating casing |
| JP4793090B2 (en) * | 2006-05-16 | 2011-10-12 | 富士電機株式会社 | Power converter |
-
2007
- 2007-05-31 JP JP2009518808A patent/JP2009543535A/en active Pending
- 2007-05-31 CA CA002655224A patent/CA2655224A1/en not_active Abandoned
- 2007-05-31 CN CNA2007800258295A patent/CN101490942A/en active Pending
- 2007-05-31 WO PCT/EP2007/055343 patent/WO2008003555A1/en active Application Filing
- 2007-05-31 EP EP07729745A patent/EP2038992A1/en not_active Withdrawn
- 2007-05-31 RU RU2009104037/07A patent/RU2413968C2/en not_active IP Right Cessation
- 2007-05-31 KR KR1020087032061A patent/KR20090028733A/en not_active Application Discontinuation
-
2009
- 2009-01-05 US US12/348,812 patent/US7911755B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090028733A (en) | 2009-03-19 |
| CA2655224A1 (en) | 2008-01-10 |
| CN101490942A (en) | 2009-07-22 |
| EP2038992A1 (en) | 2009-03-25 |
| JP2009543535A (en) | 2009-12-03 |
| RU2009104037A (en) | 2010-08-20 |
| US7911755B2 (en) | 2011-03-22 |
| US20090141455A1 (en) | 2009-06-04 |
| WO2008003555A1 (en) | 2008-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4369425B2 (en) | Converter circuit for switching multiple switching voltage levels | |
| CN109075721B (en) | Module for a multilevel converter | |
| EP0379346B1 (en) | Power conversion unit and module for its construction | |
| US6028779A (en) | Power inverter device | |
| AU679857B2 (en) | Electric power conversion device for alternating electric car | |
| US6798677B2 (en) | Modular power converter | |
| US20140362628A1 (en) | Modular multiple converter comprising reverse conductive power semiconductor switches | |
| JP4540714B2 (en) | Converter circuit for switching of multiple switching voltage levels | |
| JP6804326B2 (en) | Power converters, photovoltaic power conditioner systems, power storage systems, non-disruptive power supply systems, wind power generation systems, and motor drive systems | |
| US9743509B2 (en) | Inverter type motor drive | |
| US10284111B2 (en) | Power conversion apparatus having connection conductors having inductance which inhibits ripple current | |
| Mersche et al. | Medium voltage power electronic building block for quasi-two-level operation of a flying capacitor converter | |
| KR100833569B1 (en) | The IGBT stack device of the equipartition parallel construct for the bulk electric power inverter | |
| RU2413968C2 (en) | Diagram of electric control as to power, and cooling diagram | |
| KR20200096719A (en) | Three-level pulse width modulation technique for reducing semiconductor short circuit conduction loss | |
| EP3462594A1 (en) | Five-level converter | |
| JP3792964B2 (en) | Brake chopper circuit for vehicles | |
| US20210211061A1 (en) | Converter | |
| JP6575072B2 (en) | Phase unit and three-level power converter using the same | |
| JP2002044960A (en) | Power converter | |
| CN111034007B (en) | Power conversion device | |
| US11935814B2 (en) | Motor drive device | |
| JP7086308B2 (en) | DC / DC converter device | |
| JPH0832187B2 (en) | Inverter device | |
| KR200425026Y1 (en) | The IGBT stack device of the equipartition parallel construct for the bulk electric power inverter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160601 |